1

Uwagi prowadz

ą

cego

ć

wiczenie:

Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach

Lp.

Nazwa przyrządu

Typ

Producent

1

2

3

4

5

6

7

8

9

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego 1

Ć

wiczenie 2

Temat: OSCYLOSKOPY ANALOGOWE

Grupa:

Data wykonania

ć

wiczenia:

..................................................................
Data oddania sprawozdania:
..................................................................
Ocena:
..................................................................

Zespół w składzie:

1.

2.

3.

Prowadz

ą

cy

ć

wiczenie:

..................................................................

2

1.CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA BADANEGO OSCYLOSKOPU.

Na podstawie obserwacji płyty czołowej przyrządu oraz wskazówek prowadzącego sporządzić wykaz
podstawowych parametrów oscyloskopu.

Typ oscyloskopu

EAS200S

Liczba kanałów

Zakres współczynnika napięcia [V/dz]

Zakres współczynnika czasu [s/dz]

Ź

ródła napięcia wyzwalania

Rodzaje wyzwalania

Rodzaje sprzężenia toru Y

Pasmo częstotliwości toru Y

2. PRZYGOTOWANIE OSCYLOSKOPU DO PRACY

Sprawdzenie roli wybranych elementów regulacyjnych płyty czołowej.
Włączyć zasilanie badanego oscyloskopu.
Ustawić tryb pracy automatycznej generatora podstawy czasu.
Pokrętłami „przesuw w pionie” i „przesuw w poziomie” ustawić obraz na środek ekranu.
Sprawdzić działanie elementów regulacyjnych lampy oscyloskopowej.
Włączyć tryb pracy normalnej i spróbować znaleźć oscylogram.
Opisać działanie ww. elementów regulacyjnych.

3. STABILIZACJA OSCYLOGRAMU.
3.1. Układ pomiarowy





3.2. Badania

Przygotować oscyloskop do pracy (p. 2).
Połączyć układ pomiarowy zgodnie z p.3.1.
A) Włączyć tryb automatyczny generatora podstawy czasu.
Pokrętłami „przesuw w pionie” i „przesuw w poziomie” ustawić obraz na środek ekranu i dobrać taki
współczynnik odchylania D

Y

, aby oscylogram zmieścił się na ekranie oscyloskopu w polu pomiarowym.

Pokrętłem „poziom wyzwalania” ustabilizować oscylogram przy pracy automatycznej generatora podstawy
czasu.
B) Przełącznik „TRIG SOURCE” ustawić w pozycji „CH2” – wyzwalanie z kanału CH2.
Regulując pokrętłem plynnej regulacji współczynnika czasu „VAR SWEEP” spróbować ustawić nieruchomy
oscylogram.
Wrócić do położenia początkowego (wyzwalanie z kanału CH2.
C) Wybrać normalny rodzaj pracy generatora podstawy czasu.
Ustawić nieruchomy oscylogram za pomocą pokrętła „poziom wyzwalania”.
Sprawdzić wpływ potencjometru „poziom wyzwalania” i przełącznika „+/

−

” („zbocze wyzwalające”) na

oscylogram.
Opisać zachowanie się oscylogramu.
Dla odpowiednich nastaw podanych w tabeli narysować oscylogramy.

U sin.

Wy 50

Ω

CH 1

Generator

funkcji

Oscyloskop

analogowy

3

Wyzwalanie zboczem narastającym „+”

Wyzwalanie zboczem opadającym „−”

le

w

e

śr

o

d

k

o

w

e

P

o

ło

ż

en

ie

p

o

k

rę

tł

a

„

P

o

zi

o

m

w

y

zw

al

an

ia

”

p

ra

w

e

4. PRZYGOTOWANIE OSCYLOSKOPU DO POMIARÓW
4.1. Kalibracja napięcia kanałów Y (CH1 i CH2) oscyloskopu.
4.1.1. Układ pomiarowy










4.1.2. Sprawdzenie poprawności skalowania współczynników odchylania D

Y

.

- Połączyć układ pomiarowy wg schematu z p. 4.1.1.
- Regulatory płynnej regulacji współczynnika odchylania (VAR) i współczynnika czasu (SWEEP TIME VAR)
ustawić w prawe skrajne położenie

−

(CAL).

- Współczynnik czasu D

t

ustawić w takiej pozycji aby otrzymać oscylogram kilku okresów sygnału

wzorcowego.

- Dobrać D

Y

tak, aby została spełniona zależność

n

Y

D

kal.

U

=

,

gdzie n – całkowita liczba działek (zaleca się aby „n” było pełnym polem pomiarowym).
- Jeżeli powyższy warunek nie jest spełniony ,wówczas (jeżeli istnieje taka możliwość) pokrętłem „Kalibracja”
(najczęściej jest to pokrętło „pod śrubokręt”) ustawić żądaną wysokość oscylogramu.
Podobną operację przeprowadzić dla obydwu kanałów badanego oscyloskopu.
Wyniki kalibracji i oscylogram przedstawić w tabeli.
Wyjaśnić celowość przeprowadzania kalibracji amplitudy w oscyloskopach.

CH1 CH2

CAL

Oscyloskop

4

4.2. Kalibracja osi czasu w oscyloskopach.
4.2.1. Układ pomiarowy

4.2.2. Sprawdzenie poprawności skalowania współczynnika czasu D

t

.

- Połączyć układ pomiarowy wg schematu z p. 5.2.1.
- Dla zadanych w tabeli współczynników czasu D

t

, ustawić oscylogram tak aby jeden okres sygnału wzorcowego

zajmował pełne pole pomiarowe (10 cm lub działek).
Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli.

D

t

czas/cm

(czas/dz.)

f

wz.

T

wz.

D

t obl.

1

ms/cm

(ms/dz)

100

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

10

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

1

µ

s/cm

(

µ

s/dz)

Oznaczenia:

n

T

D

wz

obl.

t

=

- współczynnik czasu,

n – liczba działek.
Porównać współczynniki czasu zmierzone i podane w instrukcji obsługi. Zastanowić się czy konieczna jest
częsta kalibracja czasu?
Wyjaśnić dlaczego współczesne oscyloskopy nie mają wewnętrznych kalibratorów czasu.

CH I

2

1

Generator

pomiarowy

f

wz

Oscyloskop

Częstościomierz

cyfrowy

5

5. POMIAR WYBRANYCH PARAMETRÓW
5.1. Układ pomiarowy jak w p. 3.1.
5.2. Pomiary

Doprowadzić do oscyloskopu (wejście CH1) napięcie o parametrach zadanych przez prowadzącego
ć

wiczenie. Dobrać tak wartości współczynników D

Y

i D

T

, aby mierzony fragment przebiegu zajmował jak

największą część ekranu (pola pomiarowego). Przy pomiarach wykorzystać wpływ potencjometru „poziom
wyzwalania” i przełącznika „zbocze wyzwalające” „+/

−

” na oscylogram.

Zmierzyć podane w tabeli parametry badanych sygnałów.
UWAGA: przed wykonaniem pomiarów regulatory płynnej regulacji współczynnika odchylania (VAR)
i współczynnika czasu (SWEEP TIME VAR) ustawić w prawe skrajne położenie (CAL).
Wyniki pomiarów i obliczeń zamieścić w tabeli.
Na rysunkach zaznaczyć mierzone fragmenty oscylogramu.

D

Y

[V/dz]

H

[dz]

U

pp

[V]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

T

[ms]

si

n

u

s

D

Y

[V/dz]

H

[dz]

U

pp

[V]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

t

n

[ms]

tr

ó

jk

ą

t

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

T

[ms]

D

T

[ms/dz]

L

[dz]

t

i

[ms]

p

ro

st

o

k

ą

t

Oznaczenia:
D

Y

– współczynnik odchylania,

D

T

– współczynnik czasu.

U

pp

= H

⋅

D

Y

– wartość międzyszczytowa napięcia,

T = L

⋅

D

T

– okres badanego napięcia,

t

n

= L

⋅

D

T

– czas trwania części narastającej napięcia trójkątnego,

t

i

= L

⋅

D

T

– czas trwania impulsu,

H – wysokość w [dz] mierzonego oscylogramu,
L – długość w [dz] mierzonego fragmentu oscylogramu,

6

6. WYKORZYSTANIE OSCYLOSKOPU DO POMIARU PARAMETRÓW SYGNAŁÓW
IMPULSOWYCH.
6.1. Układ pomiarowy

6.2. Pomiary

Zmierzyć parametry sygnałów impulsów prostokątnych i impulsów podwójnych.
Parametry sygnału ustawione na generatorze: f

i

≈

1 kHz, U

i

– dowolne, t

i

≈

100

µ

s.

Wyniki obserwacji i pomiarów zamieścić w tabeli.
Na rysunkach zaznaczyć mierzone fragmenty oscylogramu.

Impulsy pojedyncze

Impulsy podwójne

Wyzwalanie wewnętrzne

Wyzwalanie zewnętrzne

t

i

≈

100

µ

s, t

op.

>

100

µ

s

t

i

= T

i

=

U

i

=

t

i

= T

i

=

U

i

=

t

i

= T

i

=

t

op.

= U

i

=

Oznaczenia:
t

i

– czas trwania impulsu, T

i

– okres powtarzania impulsów,

t

op.

– czas opóźnienia impulsów podwójnych.

7. PRACA DWUKANAŁOWA OSCYLOSKOPU
7.1. Zapoznanie się z pracą dwukanałową oscyloskopu

Wykonać następujące operacje:
a) odłączyć od oscyloskopu sygnały badane,
b) podane niżej przełączniki ustawić w następujących pozycjach:
TRIG SOURCE (źródło wyzwalania) – CH1,
TRIG MODE (rodzaj wyzwalania) – AUTO,
VERT MODE (rodzaj pracy kanału Y) – ALT (praca przemienna przełącznika)
SWEEP TIME (współczynnik czasu) – 0,2 s/dz.
c) zmienić położenie przełączników:
VERT MODE – CHOP (praca „siekana” przełącznika)
SWEEP TIME (współczynnik czasu) – 1

µ

s/dz.

regulując pokrętłem płynnej regulacji współczynnika czasu SWEEP TIME–VAR ustawić na ekranie
„posiekany” oscylogram linii podstawy czasu.
W sprawozdaniu wyjaśnić na czym polega praca „siekana” i przemienna przełącznika elektronicznego.

Wyjście

impulsów

odniesienia

Wyzwalanie

zewnętrzne

CH I

Generator

impulsów

prostokątnych

Oscyloskop

7

7.2. Wykorzystanie oscyloskopu do jednoczesnej obserwacji dwóch sygnałów
7.2.1. Układy pomiarowe

A) Napięcia niezsynchronizowane

B) Napięcia zsynchronizowane

7.2.2. Pomiary

Napięcia niezsynchronizowane (układ pomiarowy A)

Wyzwalanie z kanału CH1

Wyzwalanie z kanału CH2

Wyzwalanie z kanału CH1 i CH2

Napięcia zsynchronizowane (układ pomiarowy B)

Wyzwalanie z kanału CH1

Wyzwalanie z kanału CH2

Wyzwalanie z kanału CH1 i CH2

Generator

pomiarowy

m.cz.

Wy

Wy 50

Ω

CH2

CH1

Oscyloskop

Generator

funkcji

Wyjścia

dodatkowe

Wy 50

Ω

CH2

CH1

Oscyloskop

Generator

funkcji

8

8. POMIARY PORÓWNAWCZE
8.1. Układ pomiarowy











8.2. Pomiary

Przykładem pomiarów porównawczych jest pomiar częstotliwości metodą figur Lissajous.
Zmierzyć częstotliwość sygnału sinusoidalnego generatora badanego dla kilku wartości częstotliwości podanych
przez prowadzącego.
Połączyć układ pomiarowy według p. 8.1.
Przełącznik TRIG MODE ustawić w położeniu X – Y.
Na ekranie pojawi się jasny prostokąt. Regulując współczynnikami odchylania kanału X i Y ustawić
odpowiednie wymiary oscylogramu (np. kwadrat).
Regulując częstotliwością generatora wzorcowego (f

w

) doprowadzić do zrównania obydwu częstotliwości

(f

w

= f

x

). Na ekranie oscyloskopu pojawi się elipsa (okrąg lub odcinek).

Należy tak regulować częstotliwością generatora wzorcowego, żeby figura była nieruchoma.
Wyniki pomiarów i obliczeń zestawić w tabeli.

f

x

Hz

f

w

Hz

∆

f

Hz

δ

f

%

Oznaczenia:
f

x

, f

w

– częstotliwość mierzona i wzorcowa,

∆

f = f

x

– f

w

– bezwzględny błąd pomiaru częstotliwości,

%

100

⋅

∆

=

w

f

f

f

δ

- względny błąd pomiaru częstotliwości.

W sprawozdaniu wyjaśnić:
- co jest przyczyną ruchomego oscylogramu,
- od czego zależy błąd pomiaru częstotliwości.

Płynna regulacja

częstotliwości

CH1(Y)

CH2(X)

Oscyloskop

Generator

wzorcowy

Generator

badany

9

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

1) Protokół pomiarowy z wypełnionymi tabelami.
2) Przykłady obliczeń do każdego punktu pomiarowego.
3) Wymagane wykresy (odpowiednio opisane).
4) Porównanie wyników pomiarów z danymi technicznymi.
5) Wnioski wynikające z przeprowadzonych pomiarów i obserwacji.

Przykładowe pytania kontrolne:

1

°

Oscyloskop elektroniczny: podstawowe parametry użytkowe, klasyfikacja.

2

°

Oscyloskop analogowy:

−

budowa (schemat blokowy),

−

działanie,

−

zadania poszczególnych podzespołów.

3

°

Lampa oscyloskopowa (CRT): budowa, działanie, sposób zasilania elektrod , podstawowe parametry.

4

°

Generator podstawy czasu: zadania, budowa, parametry.

5

°

Synchronizacja i wyzwalanie generatora podstawy czasu.

6

°

Kalibratory napięcia i czasu: zastosowanie, sposoby pomiaru napięcia i czasu oscyloskopem analogowym.

7

°

Sondy pomiarowe oscyloskopów elektronicznych.

Literatura dodatkowa:

1) A.Chwaleba, M.Poniński, A.Siedlecki, „Metrologia elektryczna”, Wyd. 5, 6, 7, 8, 9 WNT, 1996r, 1998r,
2000r, 2003r, 2007r, 2010r.
2) A.Jellonek, Z.Karkowski „Miernictwo radiotechniczne " WNT, 1972r
3) J. Parchański „Miernictwo elektryczne i elektroniczne” W S i P 1991r.
4) J. Rydzewski „Pomiary oscyloskopowe” WNT, 1994r, 2007r.
5) J. Dusza, G. Gortat, A. Leśniewski „Podstawy miernictwa” Ofic. Wyd. Politechniki Warszawskiej, 1998r.